古生物学家已经确定了陆生脊椎动物的新祖先，并解决了一个存在了 130 年的化石难题。

因为直到现在还不清楚，这种没有牙齿的蝌蚪状水生动物 Palaeospondylus 是什么。

现在，微型计算机断层扫描显示，这种生活在 3.9 亿年前的生物已经是四足动物，它属于第一批陆地脊椎动物进化而来的鱼类。

原始鱼 Palaeospondylus gunni 看起来更像蝌蚪或鳗鱼。然而，它的头骨（图像）使用显微 CT 重建，已经显示出四足动物前体的特征。

大约 4 亿年前，第一批脊椎动物征服了这片土地，并成为包括人类在内的所有陆地脊椎动物的祖先。

然而，目前尚不清楚是谁带来了这一进化里程碑。

因为当时有几个肉鳍鱼的代表，已经第一次适应了陆地生活。

这些所谓的四足形包括仍然非常像鱼类的提塔利克鱼，但也包括有腿而不是鳍的半水生脊椎动物，例如：棘螈和鱼螈。

神秘化石

古生物学家现在发现了陆地脊椎动物的另一个祖先：Palaeospondylus gunni，一种类似鳗鱼的、长约 5 厘米的原始鱼类，生活在大约 3.9 亿年前的淡水湖底。

在苏格兰采石场等地发现了数千个这种生物的化石。

然而，这种生物的奇特特征使其难以归入脊椎动物家谱。

“Palaeospondylus gunni 是已知的最神秘的脊椎动物化石之一。自 1890 年发现以来，它的系统发育位置一直不清楚，”东京大学的 Tatsuya Hirasawa 及其同事解释道。

造成这种情况的主要原因是完全没有牙齿、部分颅骨以及成对的胸鳍和腹鳍。

另一方面，骨骼的某些部分肯定与肉鳍有相似之处。

先看头部解剖

为了揭开Palaeospondylus的秘密，Hirasawa现在使用微型计算机断层扫描对这种鱼类生物的化石之一进行了更详细的分析。

他们选择了一个仍在其保护性岩壳中且头部几乎没有变形的标本。

为了使结构具有特别高的分辨率，该团队使用了 X 射线同步加速器的高度聚焦和强大的辐射。

这些图像首次使古生物学家能够精确地绘制，和研究古脊椎颅骨组件的形状和结构。

一方面，这表明这种原始鱼类的内耳已经有三个半圆形小管——这是所有有颌脊椎动物的一个关键特征。

尽管颌骨和牙齿已大大减少，但Palaeospondylus仍然是一条真正的鱼。

Palaeospondylus 已经是四足动物的祖先

然而，更重要的是，正如比较分析所揭示的那样，这块拼图化石在许多特征上与四足动物进化中重要环节的代表相似。

因此，尾鳍类似于棘螈的尾鳍，它的一些头骨类似于提塔利克鱼和潘德里希斯的头骨。

研究人员写道：“Palaeospondylus 的头骨形态与四足形目头骨的形态类型相对应。”

基于这些结果，平泽和他的同事们首次能够对家谱中的神秘化石进行分类。

他们将Palaeospondylus 与产生Tiktaalik、半水生四足动物Acathostega 和Ichthyostega，以及后来的第一个真正的陆生脊椎动物的谱系相邻。

尽管它有时具有奇怪和异国情调的特征，但这种化石属于四足纲动物，这些动物为脊椎动物从水到陆的过渡做好了准备。

类似幼虫的特征仍然神秘

“然而，为什么Palaeospondylus没有牙齿，没有成对的鳍，这仍然是一个谜，”古生物学家承认。

在她看来，对此有两种可能的解释。

一种可能是这些原始鱼类在适应其特定的生活方式时减少了这些特征。

它们可能从湖底吸入有机物质，因此不需要牙齿或坚固的鳍。

第二种解释可能是Palaeospondylus 在幼虫阶段停留了特别长的时间，甚至可能是永久的。

类似幼虫的建造计划无需成对的鳍和牙齿就可以适应这种情况。

“Palaeospondylus 的奇怪形态，在某些方面也类似于四足动物幼年阶段的形态，因此从发育遗传学的角度来看也是非常令人兴奋的，”Hirasawa 说。

但是，目前尚不清楚哪种解释是正确的。

古生物学家继续说：“这些特征是否在进化上消失了，或者胚胎发育是否在化石中停止了一半，可能永远无法阐明。”

然而，他和他的同事们怀疑，正是这种幼虫和成虫特征发育的变化使得四足动物的祖先更容易“发明”全新的适应性，比如腿。

参考资料：

（自然，2022；doi：10.1038/s41586-022-04781-3）